[发明专利]一种柔性分层纳米金属氧化物复合材料及其制备方法和应用

权利要求书

1.一种柔性分层纳米金属氧化物复合材料，其特征在于：采用分步电化学沉积法，在基底材料柔性碳纤维布外表面包覆含有二氧化钼、三氧化二铁的分层结构，再在最外层包覆氮掺杂多孔碳，即可制得柔性分层纳米金属氧化物复合材料；

所述基底材料柔性碳纤维布作为复合材料的载体，起提供导电性，高孔隙率，机械柔韧性的作用；

所述氮掺杂多孔碳作为导电保护层，起抑制金属氧化物在充放电过程中的结构降解，提升复合材料的电导率，提供赝电容的作用。

2.根据权利要求1所述的柔性分层纳米金属氧化物复合材料，其特征在于：所述分步电化学沉积法先包覆二氧化钼，再包覆三氧化二铁，即所述包覆在柔性碳纤维布表面分层结构的第1层的金属氧化物成分为二氧化钼，第2层的金属氧化物成分为三氧化二铁。

3.根据权利要求2所述的柔性分层纳米金属氧化物复合材料，其特征在于：所述第1层二氧化钼的形貌为短棒状结构，通过分布在柔性碳纤维布表面进行快速法拉第反应，起提供赝电容的作用；所述第2层三氧化二铁的形貌为不规则纳米颗粒结构，通过分布在柔性碳纤维布表面进行快速法拉第反应，起提供赝电容的作用。

4.根据权利要求1所述柔性分层纳米金属氧化物复合材料的制备方法，其特征在于包括以下步骤：

步骤1）负载钼的碳纤维布的制备，以一定质量比，将钼酸钠、乙二胺四乙酸二钠和葡萄糖溶于去离子水，得到含钼电解质溶液，然后将碳纤维布置于含钼电解质溶液中，在一定条件下进行第一次电化学沉积，之后经洗涤、干燥即可得到负载钼的碳纤维布；

步骤2）负载铁钼的碳纤维布的制备，以一定质量比，将氯化铁、草酸铵和氟化铵溶于去离子水，得到含铁电解质溶液，然后将步骤1所得负载钼的碳纤维布置于含铁电解质溶液中，在一定条件下进行第二次电化学沉积，之后经洗涤、干燥即可得到负载铁钼的碳纤维布；

步骤3）柔性分层纳米金属氧化物复合材料的制备，将步骤2所得负载铁钼的碳纤维布在聚多巴胺溶液中进行静置，静置完毕后先烘干，之后在一定条件下进行退火，即可得到铁钼氧化物负载的柔性分层纳米金属氧化物复合材料。

5.根据权利要求4所述的制备方法，其特征在于：所述原料钼酸钠、乙二胺四乙酸二钠、葡萄糖、氯化铁、草酸铵、氟化铵的物质的量之比为10:(5-15):(5-10):12: (20-25): (25-30)。

6.根据权利要求4所述的制备方法，其特征在于：所述步骤1钼酸钠的浓度为0.05 mol/L；所述步骤2氯化铁的浓度为0.06 mol/L；所述步骤3聚多巴胺的浓度为2 g/L。

7.根据权利要求4所述的制备方法，其特征在于：步骤1和2两次电化学沉积的条件不同，具体为，所述步骤1第一次电化学沉积的条件为，采用循环伏安法，扫速为20 mV/s，电压工作窗口为0到-1.0 V，循环圈数为10圈；所述步骤2第二次电化学沉积的条件为，采用循环伏安法，扫速为20 mV/s，电压工作窗口为0到-1.2 V，循环圈数为5圈。

8.根据权利要求4所述的制备方法，其特征在于：所述步骤3静置的时间为10-15 h；所述步骤3退火的条件为，升温速率5℃/min， 保温温度为400℃，保温1-2 h。

9.根据权利要求1所述柔性分层纳米金属氧化物复合材料作为超级电容器电极材料的应用，其特征在于：在-1.2-0 V范围内充放电，在放电电流密度为1 A/g时，比电容为340-360 F/g。